JP2026000701A - Valve and substrate processing apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】大流量の流体を流通可能としながら、シール部の摺動量を低減できる技術を提供する。
【解決手段】バルブ70は、流体の流路70aを内部に有する筐体71と、前記筐体に対して回転可能に設けられ、前記流路を開閉可能な弁体76と、を含む。前記筐体は、前記流路を囲う筐体シール面742を有する。前記弁体は、前記流路を閉じる閉塞位置において前記筐体シール面に対向する弁体シール面765を外周部に有する。前記弁体シール面は、前記外周部の全周にわたって、前記流路を閉じる前記弁体の閉塞回転方向に向かっている。
【選択図】図3
A technology is provided that can reduce the amount of sliding of a seal portion while allowing a large flow rate of fluid to flow.
[Solution] A valve (70) includes a housing (71) having a fluid flow path (70a) therein, and a valve element (76) rotatably mounted relative to the housing and capable of opening and closing the flow path. The housing has a housing seal surface (742) that surrounds the flow path. The valve element has a valve element seal surface (765) on its outer periphery that faces the housing seal surface when in a closed position that closes the flow path. The valve element seal surface faces the closing rotation direction of the valve element that closes the flow path, over the entire circumference of the outer periphery.
[Selected Figure] Figure 3
Description
本開示は、バルブ、および基板処理装置に関する。 This disclosure relates to a valve and a substrate processing apparatus.
特許文献1には、流体の流量を制御するボールバルブ(流体制御弁)が開示されている。このバルブは、一次流路、シール組立体、およびボールエレメント(弁体)をハウジング内に有する。ボールエレメントは、ハウジング内において回転可能に設けられ、回転に伴いシール組立体の主シールと接触することで、バルブを閉塞する。 Patent Document 1 discloses a ball valve (fluid control valve) that controls the flow rate of a fluid. This valve has a primary flow path, a seal assembly, and a ball element (valve body) within a housing. The ball element is rotatable within the housing, and as it rotates, it comes into contact with the primary seal of the seal assembly, closing the valve.
この種のバルブは、開放状態においてボールエレメントが一次流路から大きく退避するため、一次流路を通して大流量の流体を流通させることができる。ただし、バルブは、ボールエレメントの回転時に、シール組立体に対するボールエレメントの摺動量が大きくなることで、摺動に伴う擦れ等が生じ易い。 In this type of valve, the ball element is significantly retracted from the primary flow path when in the open state, allowing a large flow rate of fluid to pass through the primary flow path. However, when the ball element rotates, the amount of sliding of the ball element against the seal assembly increases, making the valve prone to friction and other problems associated with the sliding.
本開示は、大流量の流体を流通可能としながら、弁体の摺動量を低減できる技術を提供する。 This disclosure provides technology that reduces the amount of sliding of the valve disc while allowing a large flow rate of fluid to flow.
本開示の一態様によれば、流体の流路を内部に有する筐体と、前記筐体に対して回転可能に設けられ、前記流路を開閉可能な弁体と、を含むバルブであって、前記筐体は、前記流路を囲う筐体シール面を有し、前記弁体は、前記流路を閉じる閉塞位置において前記筐体シール面に対向する弁体シール面を外周部に有し、前記弁体シール面は、前記外周部の全周にわたって、前記流路を閉じる前記弁体の閉塞回転方向に向かっている、バルブが提供される。 One aspect of the present disclosure provides a valve including a housing having a fluid flow path therein, and a valve element rotatably mounted relative to the housing and capable of opening and closing the flow path, wherein the housing has a housing seal surface surrounding the flow path, the valve element has a valve element seal surface on its outer periphery that faces the housing seal surface when in a closed position that closes the flow path, and the valve element seal surface faces the closing rotation direction of the valve element that closes the flow path around the entire circumference of the outer periphery.
一態様によれば、大流量の流体を流通可能としながら、弁体の摺動量を低減できる。 According to one aspect, it is possible to reduce the amount of sliding of the valve disc while allowing a large flow rate of fluid to flow.
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 The following describes embodiments of the present disclosure with reference to the drawings. In each drawing, identical components are designated by the same reference numerals, and duplicate descriptions may be omitted.
本開示の実施形態に係るバルブの理解の容易化のために、まず当該バルブが適用される基板処理装置の一例について、図1を参照しながら説明する。 To facilitate understanding of the valve according to an embodiment of the present disclosure, an example of a substrate processing apparatus to which the valve is applied will first be described with reference to Figure 1.
基板処理装置1は、複数の基板Wを鉛直方向に並べて保持し、原子層堆積(ALD)法や化学気相成長(CVD)法、熱酸化法、またはその他の方法により各基板Wの表面に所望の膜を成膜する縦型の熱処理装置となっている。成膜される基板Wは、特に限定されず、例えば、シリコンウエハ、もしくは化合物半導体ウエハ等の半導体基板、またはガラス基板があげられる。 The substrate processing apparatus 1 is a vertical heat treatment apparatus that holds multiple substrates W arranged vertically and deposits a desired film on the surface of each substrate W using atomic layer deposition (ALD), chemical vapor deposition (CVD), thermal oxidation, or other methods. The substrates W on which the film is deposited are not particularly limited, and examples include semiconductor substrates such as silicon wafers or compound semiconductor wafers, or glass substrates.
基板処理装置1は、各基板Wを収容して成膜を行う処理容器10と、処理容器10内にガスを供給するガス供給部30と、処理容器10内からガスを排気するガス排気部40と、処理容器10の周囲に配置される温調炉50と、を備える。また、基板処理装置1は、基板処理装置1を含むシステムの各構成を制御する制御部90を有する。 The substrate processing apparatus 1 includes a processing vessel 10 that accommodates each substrate W and performs film formation, a gas supply unit 30 that supplies gas into the processing vessel 10, a gas exhaust unit 40 that exhausts gas from the processing vessel 10, and a temperature-controlled furnace 50 that is arranged around the processing vessel 10. The substrate processing apparatus 1 also includes a control unit 90 that controls each component of the system including the substrate processing apparatus 1.
処理容器10は、円筒状に形成され、軸が鉛直方向(上下方向)に沿うように設置される。また、処理容器10は、内筒11と、この内筒11を収容する外筒12と、を有する2重筒構造を呈している。内筒11および外筒12は、石英等の耐熱性材料により形成され、互いに同軸上に配置されている。なお、処理容器10は、2重筒構造に限らず、単筒構造でもよく、あるいは3以上の筒からなる多重筒構造でもよい。 The processing vessel 10 is cylindrical and is installed with its axis aligned vertically (up and down). The processing vessel 10 has a double-cylinder structure consisting of an inner cylinder 11 and an outer cylinder 12 that houses the inner cylinder 11. The inner cylinder 11 and outer cylinder 12 are made of a heat-resistant material such as quartz and are arranged coaxially. The processing vessel 10 is not limited to a double-cylinder structure; it can also be a single-cylinder structure or a multiple-cylinder structure consisting of three or more cylinders.
内筒11は、開放した下端を備える一方で、天井壁を上端に備える。また、内筒11は、各基板Wの直径よりも大きな内径を有する。内筒11の内部は、収容された各基板Wにガスを供給して成膜を施す処理空間S1となる。内筒11の適宜の周方向位置には、処理空間S1から内筒11と外筒12の間の流通空間S2にガスを流出させる開口15が設けられる。なお、開口15は、例えば、内筒11の天井壁に形成されてもよい。 The inner cylinder 11 has an open lower end and a ceiling wall at its upper end. The inner cylinder 11 has an inner diameter larger than the diameter of each substrate W. The interior of the inner cylinder 11 forms a processing space S1 where gas is supplied to each accommodated substrate W to form a film. Openings 15 are provided at appropriate circumferential positions on the inner cylinder 11 to allow gas to flow from the processing space S1 into the flow space S2 between the inner cylinder 11 and the outer cylinder 12. The openings 15 may be formed, for example, in the ceiling wall of the inner cylinder 11.
また、内筒11は、開口15と反対側の周方向位置に、ガス供給部30のガス供給ノズル31を収容可能な収容部13を有している。一例として、収容部13は、内筒11の側壁の一部を径方向外側に突出させた凸部14の内側に設けられる。 The inner cylinder 11 also has a housing portion 13, located circumferentially opposite the opening 15, that can house the gas supply nozzle 31 of the gas supply unit 30. As an example, the housing portion 13 is provided inside a protrusion 14 that protrudes part of the side wall of the inner cylinder 11 radially outward.
外筒12は、内筒11よりも大きな内径を有しており、内筒11を非接触に覆っている。外筒12の内側に形成される流通空間S2は、内筒11の上方および側方に連続しており、開口15から移動したガスを鉛直方向下側に流通させる。 The outer cylinder 12 has a larger inner diameter than the inner cylinder 11 and covers the inner cylinder 11 without contacting it. The flow space S2 formed inside the outer cylinder 12 is continuous with the upper and lateral sides of the inner cylinder 11, allowing gas that has moved through the opening 15 to flow vertically downward.
処理容器10の下端は、ステンレス鋼により形成された円筒状のマニホールド17に支持されている。マニホールド17は、マニホールド側フランジ17fを上端に有する。マニホールド側フランジ17fは、外筒12の下端に形成された外筒側フランジ12fを固定および支持している。外筒側フランジ12fとマニホールド側フランジ17fとの間には、外筒12およびマニホールド17を気密にシールするシール部材19が設けられている。また、マニホールド17は、環状の支持プレート16を上部の内壁に備える。支持プレート16は、内壁から径方向内側に突出して、内筒11の下端を固定および支持する。 The lower end of the processing vessel 10 is supported by a cylindrical manifold 17 made of stainless steel. The manifold 17 has a manifold-side flange 17f at its upper end. The manifold-side flange 17f secures and supports the outer cylinder-side flange 12f formed at the lower end of the outer cylinder 12. A seal member 19 is provided between the outer cylinder-side flange 12f and the manifold-side flange 17f to airtightly seal the outer cylinder 12 and manifold 17. The manifold 17 also has an annular support plate 16 on its upper inner wall. The support plate 16 protrudes radially inward from the inner wall to secure and support the lower end of the inner cylinder 11.
マニホールド17の下端開口には蓋体21が配置される。蓋体21は、昇降部25によって、鉛直方向に移動可能に構成され、マニホールド17の下端開口を開閉する(図1も参照)。マニホールド17の下端は、蓋体21の閉塞に伴ってマニホールド17の下端開口を気密に塞ぐシール部材18を備える。処理容器10およびマニホールド17は、ウエハボート20を内部に収容した後、蓋体21の閉塞に伴って内部が密閉された状態となる。 A lid 21 is placed on the lower opening of the manifold 17. The lid 21 is configured to be movable vertically by an elevator 25, opening and closing the lower opening of the manifold 17 (see also Figure 1). The lower end of the manifold 17 is equipped with a seal member 18 that airtightly closes the lower opening of the manifold 17 when the lid 21 is closed. After the wafer boat 20 is placed inside, the processing vessel 10 and manifold 17 are sealed internally when the lid 21 is closed.
ウエハボート20は、複数の基板Wを保持する基板保持具である。ウエハボート20の長手方向は鉛直方向に沿っており、図示しない複数の棚板により各基板Wの外縁を保持する。ウエハボート20の保持状態で、各基板Wは、鉛直方向に沿って一定の間隔に並び、また相互に水平方向に支持される。 The wafer boat 20 is a substrate holder that holds multiple substrates W. The longitudinal direction of the wafer boat 20 is aligned vertically, and the outer edges of each substrate W are held by multiple shelf plates (not shown). When held by the wafer boat 20, the substrates W are lined up at regular intervals along the vertical direction and are supported horizontally relative to each other.
さらに、基板処理装置1は、ウエハボート20を回転自在に支持する回転部23、および回転部23を介してウエハボート20を昇降自在に支持する昇降部25を備える。 The substrate processing apparatus 1 further includes a rotation unit 23 that rotatably supports the wafer boat 20, and an elevation unit 25 that supports the wafer boat 20 via the rotation unit 23 so that it can be raised and lowered.
回転部23は、図示しない回転源と、回転源により回転する回転軸24と、回転軸24の上端に連結される回転プレート26と、を含む。回転プレート26の上面には、断熱構造部27を介してウエハボート20が搭載される。回転部23は、回転軸24および回転プレート26を回転させることで、断熱構造部27およびウエハボート20を鉛直軸回りに回転させる。 The rotating unit 23 includes a rotation source (not shown), a rotating shaft 24 that is rotated by the rotation source, and a rotating plate 26 that is connected to the upper end of the rotating shaft 24. The wafer boat 20 is mounted on the upper surface of the rotating plate 26 via a heat insulating structure 27. The rotating unit 23 rotates the rotating shaft 24 and the rotating plate 26, thereby rotating the heat insulating structure 27 and the wafer boat 20 around a vertical axis.
昇降部25は、鉛直方向に延在する柱部25Aと、この柱部25Aと相対的に昇降可能なアーム25Bと、アーム25Bを昇降させる昇降駆動部(不図示)と、を有する。アーム25Bは、水平方向に延出し、延出端部において回転部23よりも上側の部材(ウエハボート20、回転プレート26、断熱構造部27)を支持している。基板処理装置1は、昇降部25のアーム25Bを昇降することで、蓋体21、回転部23、回転軸24よりも上側の部材を一体に上下させ、処理容器10内に対してウエハボート20を挿入および離脱させる。 The lifting unit 25 has a vertically extending pillar 25A, an arm 25B that can be raised and lowered relative to the pillar 25A, and an elevation drive unit (not shown) that raises and lowers the arm 25B. The arm 25B extends horizontally, and its extended end supports the components above the rotating unit 23 (wafer boat 20, rotating plate 26, and thermal insulation structure 27). By raising and lowering the arm 25B of the lifting unit 25, the substrate processing apparatus 1 raises and lowers the lid 21, rotating unit 23, and the components above the rotating shaft 24 as a unit, thereby inserting and removing the wafer boat 20 into and from the processing vessel 10.
ガス供給部30は、処理空間S1内に配置された各基板Wにガスを供給するために、1以上のガス供給ノズル31を備える。ガス供給部30により供給するガスとしては、前駆体(プリカーサ)を基板Wに堆積させるための原料ガス、前駆体と反応する反応ガス、処理空間S1内をパージするパージガス等があげられる。 The gas supply unit 30 has one or more gas supply nozzles 31 for supplying gas to each substrate W placed in the processing space S1. The gases supplied by the gas supply unit 30 include source gases for depositing precursors on the substrates W, reaction gases that react with the precursors, and purge gases for purging the processing space S1.
実施形態において、ガス供給部30は、2つのガス供給ノズル31(第1ガス供給ノズル31A、第2ガス供給ノズル31B)を備えている。第1ガス供給ノズル31Aは、原料ガスと、パージガスとを処理容器10内に供給するノズルである。第2ガス供給ノズル31Bは、反応ガスを処理容器10内に供給するノズルである。なお、ガス供給部30は、この構成に限定されず、例えば、原料ガス、反応ガス、パージガスの種類毎に(すなわち、3つ以上の)ガス供給ノズル31を備えてもよい。逆に、ガス供給部30は、原料ガス、反応ガス、パージガスを1つのガス供給ノズル31により供給する構成でもよい。 In this embodiment, the gas supply unit 30 includes two gas supply nozzles 31 (a first gas supply nozzle 31A and a second gas supply nozzle 31B). The first gas supply nozzle 31A supplies a source gas and a purge gas into the processing vessel 10. The second gas supply nozzle 31B supplies a reactive gas into the processing vessel 10. Note that the gas supply unit 30 is not limited to this configuration and may include, for example, a gas supply nozzle 31 for each type of source gas, reactive gas, and purge gas (i.e., three or more). Conversely, the gas supply unit 30 may be configured to supply the source gas, reactive gas, and purge gas from a single gas supply nozzle 31.
各ガス供給ノズル31(第1ガス供給ノズル31A、第2ガス供給ノズル31B)は、石英製のインジェクタ管であり、マニホールド17に固定される。また、各ガス供給ノズル31は、内筒11内を鉛直方向に延びると共に、下端においてL字状に屈曲してマニホールド17の内外を貫通している。各ガス供給ノズル31は、内筒11内において鉛直方向の一定の間隔毎に複数のガス孔31hを備えており、各ガス孔31hから水平方向にガスを吐出する。各ガス孔31hの間隔は、例えば、ウエハボート20に支持される各基板Wの間隔と同じになるように設定される。また、各ガス孔31hの鉛直方向の位置は、鉛直方向に隣り合う基板W同士の中間に位置するように設定される。これにより、各ガス孔31hは、各基板Wの隙間にガスを円滑に供給できる。 Each gas supply nozzle 31 (first gas supply nozzle 31A, second gas supply nozzle 31B) is a quartz injector tube fixed to the manifold 17. Each gas supply nozzle 31 extends vertically within the inner cylinder 11 and bends into an L-shape at its lower end, penetrating the inside and outside of the manifold 17. Each gas supply nozzle 31 has multiple gas holes 31h spaced at regular vertical intervals within the inner cylinder 11, from which gas is discharged horizontally. The spacing between the gas holes 31h is set, for example, to be the same as the spacing between the substrates W supported on the wafer boat 20. The vertical position of each gas hole 31h is set so that it is midway between vertically adjacent substrates W. This allows each gas hole 31h to smoothly supply gas to the gaps between the substrates W.
ガス供給部30は、処理容器10の外部において、第1ガス供給ノズル31Aおよび第2ガス供給ノズル31Bの各々に接続される複数のガス供給経路32を有する。第1ガス供給ノズル31Aに接続されるガス供給経路32は、途中位置で分岐して図示しない原料ガス源およびパージガス源に接続されている。第2ガス供給ノズル31Bに接続されるガス供給経路32は、図示しない反応ガス源に接続されている。また、各ガス供給経路32は、各ガス源に至るまでの途中位置に、ガスの流量を調整する流量調整器、経路内の流路を開閉するバルブ等を備える(共に不図示)。 The gas supply unit 30 has, outside the processing vessel 10, multiple gas supply paths 32 connected to the first gas supply nozzle 31A and the second gas supply nozzle 31B, respectively. The gas supply path 32 connected to the first gas supply nozzle 31A branches off midway and is connected to a source gas source and a purge gas source (not shown). The gas supply path 32 connected to the second gas supply nozzle 31B is connected to a reaction gas source (not shown). Each gas supply path 32 is also equipped with a flow regulator for adjusting the gas flow rate, a valve for opening and closing the flow path within the path, and other devices (both not shown) midway to the gas source.
ガス排気部40は、処理容器10内のガスを外部に排気する。各ガス供給ノズル31により供給されたガスは、内筒11の処理空間S1から流通空間S2に移動した後、ガス出口41を介して排気される。ガス出口41は、マニホールド17の上部の側壁であって、支持プレート16の上方に形成されている。ガス出口41には、ガス排気部40の排気経路42が接続されている。 The gas exhaust unit 40 exhausts gas inside the processing vessel 10 to the outside. Gas supplied by each gas supply nozzle 31 moves from the processing space S1 of the inner cylinder 11 to the flow space S2, and then is exhausted through the gas outlet 41. The gas outlet 41 is formed on the upper sidewall of the manifold 17, above the support plate 16. The gas outlet 41 is connected to the exhaust path 42 of the gas exhaust unit 40.
また、ガス排気部40は、排気経路42の上流から下流に向かって順に、バルブ70、真空ポンプ43を備える。真空ポンプ43は、図示しない吸引駆動部の駆動により吸引圧力を生じさせて、処理容器10内のガスを吸引する。バルブ70は、排気経路42内を開閉する、または開度を変えることで、処理容器10内の圧力を調整可能なAPC(Automatic Pressure Control)バルブが適用される。このバルブ70の構成については、後に詳述する。 The gas exhaust unit 40 also includes, in order from upstream to downstream of the exhaust path 42, a valve 70 and a vacuum pump 43. The vacuum pump 43 generates suction pressure by driving a suction drive unit (not shown), and sucks gas from inside the processing vessel 10. The valve 70 is an APC (Automatic Pressure Control) valve that can adjust the pressure inside the processing vessel 10 by opening and closing the exhaust path 42 or changing the opening degree. The configuration of this valve 70 will be described in detail later.
処理容器10の内部(例えば、内筒11内の処理空間S1)には、処理容器10内の温度を検出する温度センサ80が設けられている。温度センサ80は、複数(実施形態では5つ)の測温子81~85を鉛直方向の異なる位置に有する。複数の測温子81~85は、熱電対、測温抵抗体等を適用し得る。温度センサ80は、複数の測温子81~85毎に検出した温度を、制御部90にそれぞれ送信する。 A temperature sensor 80 is provided inside the processing vessel 10 (e.g., the processing space S1 inside the inner cylinder 11) to detect the temperature inside the processing vessel 10. The temperature sensor 80 has multiple (five in this embodiment) temperature sensors 81-85 at different vertical positions. The multiple temperature sensors 81-85 may be thermocouples, resistance thermometers, etc. The temperature sensor 80 transmits the temperatures detected by each of the multiple temperature sensors 81-85 to the control unit 90.
一方、温調炉50は、処理容器10全体を覆い、処理容器10に収容された各基板Wを外側から加熱および冷却する。具体的には、温調炉50は、天井を有する円筒状のハウジング51と、ハウジング51の内側に設けられるヒータ52と、を有する。 On the other hand, the temperature-controlled furnace 50 covers the entire processing vessel 10 and heats and cools each substrate W contained in the processing vessel 10 from the outside. Specifically, the temperature-controlled furnace 50 has a cylindrical housing 51 with a ceiling and a heater 52 provided inside the housing 51.
ハウジング51は、処理容器10とマニホールド17の境界に位置するベースプレート54の上面に取り付けられ、内側に収容された処理容器10を加熱する。ハウジング51は、処理容器10に対して間隔をあけて設置され、処理容器10と当該ハウジング51との間に温調空間53を形成している。 The housing 51 is attached to the upper surface of a base plate 54 located at the boundary between the processing vessel 10 and the manifold 17, and heats the processing vessel 10 housed inside. The housing 51 is installed at a distance from the processing vessel 10, forming a temperature-controlled space 53 between the processing vessel 10 and the housing 51.
ハウジング51は、天井部を有して処理容器10全体を覆う断熱部51aと、断熱部51aの外周側において断熱部51aを補強する補強部51bと、を含む。また、温調炉50の外部への熱影響を抑制するために、補強部51bの外周側は、図示しない水冷ジャケットで覆われている。 The housing 51 includes an insulating section 51a that has a ceiling and covers the entire processing vessel 10, and a reinforcing section 51b that reinforces the insulating section 51a on the outer periphery. Furthermore, to suppress thermal effects on the outside of the temperature-controlled furnace 50, the outer periphery of the reinforcing section 51b is covered with a water-cooling jacket (not shown).
さらに、温調炉50は、成膜時または成膜後に処理容器10を冷却するために、エア等の冷却ガスを温調空間53に流通させる冷却部60を備える。冷却部60は、温調炉50の外部に設けられる外部供給経路61および流量調整器62と、補強部51bに設けられる供給流路63と、断熱部51aに設けられる複数の供給孔64と、を含む。 The temperature-controlled furnace 50 further includes a cooling section 60 that circulates a cooling gas, such as air, through the temperature-controlled space 53 to cool the processing vessel 10 during or after film formation. The cooling section 60 includes an external supply path 61 and a flow rate regulator 62 provided outside the temperature-controlled furnace 50, a supply flow path 63 provided in the reinforcing section 51b, and multiple supply holes 64 provided in the insulating section 51a.
また、冷却部60は、温調空間53内に供給されたエアを排出する排気孔65をハウジング51の天井に備える。排気孔65は、ハウジング51の外部に設けられた外部排気経路66に接続されている。 The cooling unit 60 also has an exhaust hole 65 in the ceiling of the housing 51 that exhausts air supplied into the temperature-controlled space 53. The exhaust hole 65 is connected to an external exhaust path 66 provided outside the housing 51.
なお、上記の例では、基板処理装置1は、処理ガスとして原料ガスおよび反応ガスを供給して、各基板Wの表面に所望の膜を成膜する装置について説明した。しかしながら、基板処理装置1は、基板処理装置1として成膜装置を適用することに限定されない。例えば、基板処理装置1は、各基板Wの表面の膜をエッチングする装置、各基板Wの表面を改質またはクリーニングする装置を熱処理装置として適用してもよい。また、熱処理装置は、処理容器10内にプラズマを生成する構成を備えてもよい。 In the above example, the substrate processing apparatus 1 was described as an apparatus that supplies raw material gases and reactive gases as processing gases to form a desired film on the surface of each substrate W. However, the substrate processing apparatus 1 is not limited to being a film forming apparatus. For example, the substrate processing apparatus 1 may be applied as a heat treatment apparatus that etches a film on the surface of each substrate W, or that modifies or cleans the surface of each substrate W. The heat treatment apparatus may also be configured to generate plasma within the processing chamber 10.
基板処理装置1の制御部90は、プロセッサ、メモリ、入出力インタフェースおよび通信インタフェース等を有するコンピュータを適用することができる。プロセッサは、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、複数のディスクリート半導体からなる回路等のうち1つまたは複数を組み合わせたものである。メモリは、半導体メモリ等からなる主記憶装置、およびディスクや半導体メモリ(フラッシュメモリ)等からなる補助記憶装置を含む。メモリは、揮発性メモリ、不揮発性メモリ(例えば、コンパクトディスク、DVD(Digital Versatile Disc)、ハードディスク、フラッシュメモリ等)を適宜組み合わせて構成され得る。 The control unit 90 of the substrate processing apparatus 1 can be a computer having a processor, memory, input/output interface, communication interface, etc. The processor is one or a combination of a CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field-Programmable Gate Array), circuitry consisting of multiple discrete semiconductors, etc. The memory includes a main storage device consisting of semiconductor memory, etc., and an auxiliary storage device consisting of a disk or semiconductor memory (flash memory), etc. The memory can be configured by appropriately combining volatile memory and non-volatile memory (e.g., compact disk, DVD (Digital Versatile Disc), hard disk, flash memory, etc.).
メモリは、基板処理装置1を動作させるプログラムおよび熱処理のプロセス条件等のレシピを記憶している。プロセッサは、メモリプログラムを読み出して実行することで、基板処理装置1の各構成を制御する。言い換えれば、本開示の制御部90とは、CPU、GPU、ASIC、FPGA等を有する電子回路であり、メモリに格納された命令コードを実行することにより、または特殊用途向けに回路設計されることにより、本願明細書に記載の各種制御動作を実行する。なお、制御部は、ネットワークを介して情報通信するホストコンピュータまたは複数のクライアントコンピュータにより構成されてもよい。基板処理装置1は、制御部90により各装置を直接制御する構成に限らず、適宜の装置(例えば、基板処理装置1)に専用の制御機器を備え、制御部90の制御指令を制御機器に送信して、制御機器によりそれぞれの装置を制御する構成でもよい。 The memory stores programs for operating the substrate processing apparatus 1 and recipes, such as heat treatment process conditions. The processor controls each component of the substrate processing apparatus 1 by reading and executing the memory programs. In other words, the control unit 90 of the present disclosure is an electronic circuit having a CPU, GPU, ASIC, FPGA, etc., and performs the various control operations described in this specification by executing instruction codes stored in the memory or by being a circuit designed for a specific application. The control unit may also be configured as a host computer or multiple client computers that communicate over a network. The substrate processing apparatus 1 is not limited to a configuration in which each device is directly controlled by the control unit 90; it may also be configured such that appropriate devices (e.g., the substrate processing apparatus 1) are equipped with dedicated control devices, and control commands from the control unit 90 are sent to the control devices, which then control each device.
以上の基板処理装置1は、処理容器10内のガスを置換する場合等において、ガス排気部40により低圧かつ大流量で処理容器10内のガスをパージすることで、処理の効率化を図ることが要望されている。特に、ガス排気部40において圧力制御を担うバルブ70は、処理ガスの排気速度の律速点となり、大流量の排気を可能な構造とすることで、真空ポンプ43の負荷を低減することもできる。 When replacing the gas inside the processing vessel 10, the substrate processing apparatus 1 described above is required to improve processing efficiency by purging the gas inside the processing vessel 10 at low pressure and high flow rate using the gas exhaust unit 40. In particular, the valve 70, which controls the pressure in the gas exhaust unit 40, is the rate-limiting factor for the exhaust speed of the processing gas, and by designing it to be capable of exhausting at a high flow rate, the load on the vacuum pump 43 can be reduced.
次に、大流量の排気を実現するバルブ70の構成について、図2を参照しながら詳述していく。なお、以下では、説明の便宜のために、図2に示すX軸方向、Y軸方向、Z軸方向の矢印指示に基づいて、バルブ70の各構成の位置等を示すものとする。 Next, the configuration of the valve 70, which achieves a large exhaust flow rate, will be described in detail with reference to Figure 2. For ease of explanation, the positions of each component of the valve 70 will be indicated by arrows in the X-, Y-, and Z-axis directions shown in Figure 2.
バルブ70は、X軸方向に沿って直線状に延在しており、一端から他端に向かってガス等の流体を直線状に流通させる。バルブ70のX軸方向の両端部は、排気経路42(図1参照)を構成する配管にそれぞれ接続される。バルブ70は、各配管の管路に連通して、流体を流通可能な流路70aを内部に有する。また、バルブ70は、流路70aの一端部(X軸負方向の端部)に流入口70bを有すると共に、流路70aの他端部(X軸正方向の端部)に流出口70cを有する。 The valve 70 extends linearly along the X-axis direction, allowing a fluid such as gas to flow linearly from one end to the other. Both ends of the valve 70 in the X-axis direction are connected to the pipes that make up the exhaust path 42 (see Figure 1). The valve 70 has an internal flow path 70a that communicates with the lines of each pipe and allows a fluid to flow through. The valve 70 also has an inlet 70b at one end of the flow path 70a (the end in the negative X-axis direction) and an outlet 70c at the other end of the flow path 70a (the end in the positive X-axis direction).
具体的には、バルブ70は、筐体71と、筐体71の内部に設けられて流路70aを開閉する弁体76と、を備える。 Specifically, the valve 70 comprises a housing 71 and a valve element 76 that is provided inside the housing 71 and opens and closes the flow path 70a.
筐体71は、X軸方向の中間に位置する略球状の本体部711と、本体部711のX軸負方向に連結される流入筒部712と、本体部711のX軸正方向に連結される流出筒部713と、を含む。また、筐体71は、流入筒部712に固定されるシール用管体74を備える。 The housing 71 includes a substantially spherical main body 711 located midway along the X-axis, an inlet tube 712 connected to the main body 711 in the negative X-axis direction, and an outlet tube 713 connected to the main body 711 in the positive X-axis direction. The housing 71 also includes a sealing tube 74 fixed to the inlet tube 712.
筐体71の本体部711は、弁体76を回転自在に軸支しており、弁体76の回転に伴い内部の流路70aの開放および閉塞を切り替える部分を構成する。本体部711は、弁体76の開放状態で、流入筒部712(シール用管体74)から流体が流入され、この流体を流出筒部713に流出させる。 The main body 711 of the housing 71 rotatably supports the valve element 76 and constitutes the part that switches between open and closed states of the internal flow path 70a as the valve element 76 rotates. When the valve element 76 is in the open state, fluid flows into the main body 711 from the inlet tube 712 (sealing tube 74), and this fluid flows out to the outlet tube 713.
また、本体部711は、Z軸方向両端部に平坦部714を有する。平坦部714には、弁体76の回転軸763を回転自在に収容する貫通孔71hが形成されている。平坦部714によって、バルブ70は、Y軸方向の幅よりもZ軸方向の厚みを小さくすることが可能となる。この平坦部714には、例えば、弁体76を回転させる駆動機構(不図示)が取り付けられる。貫通孔71hには、回転軸763の収容状態で、隙間を回転可能に閉塞するシールが設けられる。 The main body 711 also has flat portions 714 at both ends in the Z-axis direction. A through-hole 71h is formed in the flat portions 714 to rotatably accommodate the rotation shaft 763 of the valve body 76. The flat portions 714 allow the thickness of the valve 70 in the Z-axis direction to be smaller than the width in the Y-axis direction. For example, a drive mechanism (not shown) that rotates the valve body 76 is attached to this flat portion 714. A seal is provided in the through-hole 71h to rotatably close the gap when the rotation shaft 763 is accommodated therein.
さらに、筐体71は、平坦部714からY軸方向の周方向の隣接位置に、球面部715を有する。球面部715は、本体部711の内部空間を径方向外側に膨出させることで、流路70aを開放した弁体76を待機させる部分を形成している。 Furthermore, the housing 71 has a spherical portion 715 at a position adjacent to the flat portion 714 in the circumferential direction in the Y-axis direction. The spherical portion 715 bulges the internal space of the main body portion 711 radially outward, thereby forming a portion where the valve element 76 that opens the flow path 70a is kept waiting.
実施形態に係る筐体71は、当該筐体71の加工性の向上および弁体76を組付可能とするために、X軸方向に2つの部材(第1筐体72、第2筐体73)に分割可能となっている。図2において、第1筐体72はX軸負方向側に位置し、第2筐体73はX軸正方向側に位置している。第1筐体72と第2筐体73との境界部は、本体部711においてX軸方向およびZ軸方向に対して傾斜している。 The housing 71 according to this embodiment can be separated into two members (first housing 72 and second housing 73) in the X-axis direction to improve the workability of the housing 71 and enable the valve body 76 to be assembled. In FIG. 2, the first housing 72 is located on the negative side of the X-axis, and the second housing 73 is located on the positive side of the X-axis. The boundary between the first housing 72 and the second housing 73 is inclined with respect to the X-axis and Z-axis directions at the main body 711.
第1筐体72は、本体部711のX軸負方向側と、流入筒部712とを備える。この第1筐体72は、Z軸正方向側における平坦部714の大部分を有すると共に、Z軸正方向側の貫通孔71hを有する。また、境界部を構成する第1筐体72のX軸正方向側の端面は、傾斜に応じて楕円状に形成されている。さらに、第1筐体72は、本体部711のY軸方向の外周面に、境界部を構成する円弧状のフランジ72fを有する。 The first housing 72 comprises the X-axis negative side of the main body 711 and an inlet tube 712. This first housing 72 has a large portion of the flat portion 714 on the Z-axis positive side, and has a through-hole 71h on the Z-axis positive side. The end face of the first housing 72 on the X-axis positive side, which forms the boundary, is elliptical in shape due to the inclination. Furthermore, the first housing 72 has an arc-shaped flange 72f, which forms the boundary, on the outer peripheral surface of the main body 711 in the Y-axis direction.
第2筐体73は、本体部711のX軸正方向側と、流出筒部713とを備える。この第2筐体73は、Z軸負方向側における平坦部714の大部分を有すると共に、Z軸負方向側の貫通孔71hを有する(図3(A)も参照)。また、境界部を構成する第2筐体73のX軸負方向側の端面は、傾斜に応じて楕円状(第1筐体72の端面と同形状)に形成されている。さらに、第2筐体73も、本体部711のY軸方向の外周面に、境界部を構成する円弧状のフランジ73fを有する。 The second housing 73 includes the X-axis positive side of the main body 711 and an outlet tube portion 713. This second housing 73 has a large portion of the flat portion 714 on the Z-axis negative side, and has a through-hole 71h on the Z-axis negative side (see also Figure 3(A)). Furthermore, the end face on the X-axis negative side of the second housing 73, which forms the boundary, is formed into an elliptical shape (the same shape as the end face of the first housing 72) due to the inclination. Furthermore, the second housing 73 also has an arc-shaped flange 73f, which forms the boundary, on the outer circumferential surface of the main body 711 in the Y-axis direction.
バルブ70の組立では、第1筐体72(シール用管体74を含む)と第2筐体73の固定前に各貫通孔71hに弁体76を挿入する。その後、第1筐体72の境界部の端面およびフランジ72fの対向面と、第2筐体73の境界部の端面およびフランジ73fの対向面とを相互に重ねて、溶接、溶着、ネジ止め等の固定手段により固定する。このような手順によって、バルブ70は、筐体71に弁体76を収容した状態を簡単に構築できる。 When assembling the valve 70, the valve body 76 is inserted into each through-hole 71h before the first housing 72 (including the sealing tube 74) and the second housing 73 are secured together. The end face of the boundary of the first housing 72 and the opposing face of the flange 72f are then overlapped with the end face of the boundary of the second housing 73 and the opposing face of the flange 73f, and secured together by welding, fusion, screwing, or other fastening means. This procedure allows the valve 70 to be easily constructed with the valve body 76 housed in the housing 71.
なお、筐体71は、第1筐体72と第2筐体73の境界部に、Oリング等のシール部材(不図示)を備えることが好ましい。これにより、筐体71は、本体部711の気密性を高めることができる。また、筐体71の第1筐体72と第2筐体73の分割形態は、上記に限らず、例えば、X軸方向に沿った軸方向に分割されてもよい。 It is preferable that the housing 71 be provided with a sealing member (not shown), such as an O-ring, at the boundary between the first housing 72 and the second housing 73. This allows the housing 71 to improve the airtightness of the main body 711. The division of the housing 71 into the first housing 72 and the second housing 73 is not limited to the above, and the housing 71 may be divided axially, for example, along the X-axis direction.
シール用管体74は、流入筒部712に固定されて、X軸負方向の一端部において流体の流入ポートを構成すると共に、X軸正方向の他端部において弁体76と協働してシール部Sを構成する部材である。シール用管体74は、X軸方向に短く延在する円管状を呈している。 The sealing tube 74 is fixed to the inlet cylindrical portion 712, and forms a fluid inlet port at one end in the negative X-axis direction, and cooperates with the valve body 76 to form the seal portion S at the other end in the positive X-axis direction. The sealing tube 74 is shaped like a circular tube that extends a short distance in the X-axis direction.
図3(A)および図3(B)に示すように、シール用管体74は、外周面から径方向外側に突出し、かつ円環状に周回する管体側フランジ74fを有する。管体側フランジ74fは、溶接、溶着、ネジ止め等の固定手段により筐体71の流入筒部712の端面に連結される。なお、バルブ70は、流入筒部712の端面とシール用管体74の管体側フランジ74fとの境界部に、Oリング等のシール部材(不図示)を備えることが好ましい。これにより、バルブ70は、筐体71とシール用管体74との連結箇所の気密性を高めることができる。 As shown in Figures 3(A) and 3(B), the sealing pipe 74 has a pipe-side flange 74f that protrudes radially outward from its outer circumferential surface and surrounds it in an annular shape. The pipe-side flange 74f is connected to the end face of the inlet tubular portion 712 of the housing 71 by a fixing method such as welding, adhesive bonding, or screwing. It is preferable that the valve 70 include a sealing member (not shown) such as an O-ring at the boundary between the end face of the inlet tubular portion 712 and the pipe-side flange 74f of the sealing pipe 74. This enables the valve 70 to improve the airtightness of the connection between the housing 71 and the sealing pipe 74.
また、シール用管体74は、管体側フランジ74fよりもX軸正方向に突出して流入筒部712内を延在する内部周壁741と、管体側フランジ74fよりもX軸負方向に突出して流入口70bを構成する外部周壁743と、を含む。外部周壁743は、筐体71の流出筒部713と略同径の内径および外径を有するように形成され、排気経路42の配管に連結される。 The sealing pipe 74 also includes an inner peripheral wall 741 that protrudes in the positive X-axis direction beyond the pipe-side flange 74f and extends within the inlet tubular portion 712, and an outer peripheral wall 743 that protrudes in the negative X-axis direction beyond the pipe-side flange 74f and forms the inlet 70b. The outer peripheral wall 743 is formed to have approximately the same inner and outer diameters as the outlet tubular portion 713 of the housing 71, and is connected to the piping of the exhaust path 42.
内部周壁741は、弁体76との間でシール部Sを形成するために、外部周壁743よりも肉厚に形成されている。内部周壁741のX軸正方向の端面は、筐体71の本体部711に位置し、シール部材75を保持する筐体シール面742となっている。筐体シール面742は、内部周壁741の周方向に沿って周回する円環状に形成され、流路70aを囲っている。また、筐体シール面742は、後記の弁体76の弁体シール面765に対応して、周方向に沿って面の向きが変化し、かつX軸方向に沿って波状に(凹凸を有するように)形成される。この筐体シール面742の形状については後に詳述する。 The inner peripheral wall 741 is thicker than the outer peripheral wall 743 to form a seal S between it and the valve disc 76. The end face of the inner peripheral wall 741 in the positive X-axis direction is located on the main body 711 of the housing 71 and serves as a housing seal surface 742 that holds the seal member 75. The housing seal surface 742 is formed in an annular shape that runs around the circumferential direction of the inner peripheral wall 741 and surrounds the flow path 70a. The housing seal surface 742 changes its surface orientation along the circumferential direction to correspond to the valve disc seal surface 765 of the valve disc 76, which will be described later, and is formed in a wavy shape (with projections and depressions) along the X-axis direction. The shape of this housing seal surface 742 will be described in detail later.
シール部材75は、シール用管体74の筐体シール面742に沿って環状に周回するOリング等が適用される。シール部材75は、筐体シール面742から僅かに突出するように当該筐体シール面742に設けられた凹溝に収容および固着される。このシール部材75の材料としては、例えば、ゴム(弾性材料)等の気密性を確保可能な周知の樹脂材料があげられる。 The sealing member 75 is an O-ring or the like that runs annularly around the housing sealing surface 742 of the sealing tube 74. The sealing member 75 is housed in and fixed to a groove provided on the housing sealing surface 742 so that it protrudes slightly from the housing sealing surface 742. Examples of materials for this sealing member 75 include well-known resin materials that can ensure airtightness, such as rubber (elastic material).
弁体76は、上記したように、筐体71の本体部711内に回転自在に収容される。弁体76は、主遮断部761と、主遮断部761のZ軸方向両端部を支持する一対の支持壁762と、一対の支持壁762の各々から外側方向に突出する一対の回転軸763と、を有する。 As described above, the valve element 76 is rotatably housed within the main body 711 of the housing 71. The valve element 76 has a main shutoff section 761, a pair of support walls 762 that support both ends of the main shutoff section 761 in the Z-axis direction, and a pair of rotation shafts 763 that protrude outward from each of the pair of support walls 762.
主遮断部761は、本体部711よりも小さな半径を有する略半球状(断面視で円弧状)に形成され、弁体76の閉塞状態で、流路70aの中央部に対向する位置に配置される。主遮断部761は、弁体76の閉塞状態で、外周部に対して中央部が流入口70bに向かって突出する凸状(椀状)を呈している。なお、主遮断部761の形状は、特に限定されず、例えば、平坦に形成されてもよい。 The main shutoff section 761 is formed in a roughly hemispherical shape (arc-shaped in cross section) with a smaller radius than the main body section 711, and is positioned opposite the center of the flow path 70a when the valve body 76 is in the closed state. When the valve body 76 is in the closed state, the main shutoff section 761 has a convex (bowl-shaped) shape with the center protruding toward the inlet 70b relative to the outer periphery. The shape of the main shutoff section 761 is not particularly limited, and may be formed flat, for example.
一対の支持壁762は、主遮断部761の凸状とは反対方向(弁体76の閉塞状態でX軸正方向)に突出している。一対の支持壁762は、平板状に形成され、回転軸763が筐体71に軸支された状態で、筐体71の平坦部714に対して平行に延在する。各支持壁762は、平面視でX軸正方向に向かって段差状に幅狭となり、X軸正方向の端部において回転軸763をそれぞれ支持している。 The pair of support walls 762 protrude in the opposite direction to the convex shape of the main shutoff section 761 (in the positive X-axis direction when the valve body 76 is in the closed state). The pair of support walls 762 are formed in a flat plate shape and extend parallel to the flat portion 714 of the housing 71 with the rotating shaft 763 journaled to the housing 71. Each support wall 762 narrows in a stepped manner toward the positive X-axis direction in plan view, and each supports the rotating shaft 763 at its end in the positive X-axis direction.
一対の回転軸763は、円柱状に形成され、各支持壁762の外面から外側(Z軸正方向およびZ軸負方向)に向かってそれぞれ突出している。回転軸763の一方は、筐体71のZ軸正方向の貫通孔71hに挿入される。回転軸763の他方は、筐体71のZ軸負方向の貫通孔71hに挿入される。これにより、弁体76は、筐体71に対してZ軸回りに回転自在に軸支される。各回転軸763から各支持壁762を介して支持された主遮断部761は、シール用管体74の対向位置で流路70aを閉塞する全閉塞位置と、全閉塞位置に対して略90°回転した位置で流路70aを開放する全開放位置(図6(A)も参照)との間を移動する。全開放位置において主遮断部761は、筐体71の球面部715の内側に配置されることで、バルブ70の直線状の流路70aを大きく開放した状態となる。 The pair of rotating shafts 763 are cylindrical and protrude outward (in the positive and negative Z directions) from the outer surfaces of the respective support walls 762. One of the rotating shafts 763 is inserted into a through-hole 71h in the positive Z direction of the housing 71. The other of the rotating shafts 763 is inserted into a through-hole 71h in the negative Z direction of the housing 71. This allows the valve body 76 to be rotatable around the Z axis relative to the housing 71. The main shutoff section 761, supported by each rotating shaft 763 via each support wall 762, moves between a fully closed position where it closes the flow path 70a at a position opposite the sealing pipe body 74, and a fully open position (see also Figure 6(A)) where it opens the flow path 70a at a position rotated approximately 90° from the fully closed position. In the fully open position, the main shutoff section 761 is positioned inside the spherical section 715 of the housing 71, leaving the linear flow path 70a of the valve 70 wide open.
一対の回転軸763のうち一方または両方は、筐体71の貫通孔71hから突出した外部において、弁体76を回転させる駆動機構に連結される。バルブ70は、この駆動機構の動作に基づいて、弁体76の回転位置を制御することで、流路70aの開閉、および流路70aに対する弁体76の開度を調整することができる。 One or both of the pair of rotating shafts 763 are connected to a drive mechanism that rotates the valve element 76 outside, protruding from the through-hole 71h of the housing 71. By controlling the rotational position of the valve element 76 based on the operation of this drive mechanism, the valve 70 can adjust the opening and closing of the flow path 70a and the opening degree of the valve element 76 relative to the flow path 70a.
そして、実施形態に係る弁体76は、半球状の主遮断部761の外縁に連なる環状の外周部764を有し、シール用管体74のシール部材75に接触可能な弁体シール面765を、この外周部764に形成している。弁体シール面765は、弁体76の閉塞時に、筐体シール面742との間でシール部材75を押し潰すように接触することで、流路70aを気密に閉塞することができる。 The valve element 76 according to this embodiment has an annular outer periphery 764 that is continuous with the outer edge of the hemispherical main shutoff section 761, and a valve element seal surface 765 that can come into contact with the seal member 75 of the sealing tube 74 is formed on this outer periphery 764. When the valve element 76 is closed, the valve element seal surface 765 comes into contact with the housing seal surface 742 in a manner that crushes the seal member 75, thereby airtightly closing the flow path 70a.
また、実施形態に係る弁体76は、回転に伴う当該弁体76の開閉時に、筐体シール面742(言い換えれば、シール部材75)に対する弁体シール面765の摺動量を可及的に低減可能な形状としている。以下、弁体76の弁体シール面765とシール用管体74の筐体シール面742とが形成するシール部Sについて、図4および図5を参照しながら説明する。 Furthermore, the valve disc 76 according to this embodiment has a shape that minimizes the amount of sliding of the valve disc seal surface 765 against the housing seal surface 742 (in other words, the seal member 75) when the valve disc 76 is opened or closed as the valve disc 76 rotates. Below, the seal portion S formed by the valve disc seal surface 765 of the valve disc 76 and the housing seal surface 742 of the sealing tube 74 will be described with reference to Figures 4 and 5.
実施形態に係る弁体76の弁体シール面765は、外周部764の全周にわたって、流路70aを閉じる弁体76の回転方向(閉塞回転方向)に向かっている。流路70aを閉じる弁体76の閉塞回転方向は、図3(B)に示すようにZ軸正方向側から見た場合には、時計回りである。このため、弁体シール面765は、回転中心である回転軸763から所定の半径だけ離れた位置において、時計回りの方向を臨んでいる。なお、閉塞回転方向は、弁体76の設置位置に応じて設定してよく、例えば、Y軸正方向側に全開放位置がある場合には、反時計回りであってよい。 The valve element seal surface 765 of the valve element 76 according to this embodiment faces the rotational direction (closing rotation direction) of the valve element 76 that closes the flow path 70a around the entire outer periphery 764. The closing rotation direction of the valve element 76 that closes the flow path 70a is clockwise when viewed from the positive Z-axis direction as shown in Figure 3(B). Therefore, the valve element seal surface 765 faces the clockwise direction at a position a predetermined radius away from the rotation axis 763, which is the center of rotation. The closing rotation direction may be set depending on the installation position of the valve element 76; for example, it may be counterclockwise when the fully open position is on the positive Y-axis side.
この形状を実現するために、弁体シール面765は、図5(A)および図5(B)に示すように、外周部764の周方向上において徐々に180°捻れた形状を採用している。言い換えれば、弁体シール面765は、メビウスの帯を形成している。以下、弁体シール面765の上部(Z軸方向上側)を例にあげて、この形状について説明する。 To achieve this shape, the valve disc seal surface 765 is gradually twisted 180 degrees around the outer periphery 764, as shown in Figures 5(A) and 5(B). In other words, the valve disc seal surface 765 forms a Möbius strip. This shape will be explained below using the upper part of the valve disc seal surface 765 (upper side in the Z-axis direction) as an example.
弁体シール面765において、弁体76の閉塞回転方向の先端の位置をP1、この位置P1から弁体シール面765の周方向に60°の位置をP2、位置P2から弁体シール面765の周方向に30°の位置をP3とする。さらに、弁体シール面765において、位置P3から弁体シール面765の周方向に30°の位置をP4、位置P4から弁体シール面765の周方向に60°の位置をP5とする。この場合、位置P5は、弁体76の閉塞回転方向の後端に存在することになる。また、位置P3は、弁体76の回転軸763に重なると共に、外周部764の周方向上において先端の位置P1および後端の位置P5の中間の位置に存在することになる。 On the valve disc seal surface 765, the position of the tip of the valve disc 76 in the closing rotation direction is designated P1, the position 60° circumferentially of the valve disc seal surface 765 from position P1 is designated P2, and the position 30° circumferentially of the valve disc seal surface 765 from position P2 is designated P3. Furthermore, on the valve disc seal surface 765, the position 30° circumferentially of the valve disc seal surface 765 from position P3 is designated P4, and the position 60° circumferentially of the valve disc seal surface 765 from position P4 is designated P5. In this case, position P5 is located at the rear end of the valve disc 76 in the closing rotation direction. Position P3 also overlaps with the rotation axis 763 of the valve disc 76, and is located midway between the tip position P1 and the rear end position P5 circumferentially of the outer periphery 764.
そして、位置P1における弁体シール面765は、径方向外側かつ回転軸763側に向かって傾斜している。位置P2における弁体シール面765は、位置P1に対して回転軸763側に近い位置にあり、また径方向外側かつ回転軸763側に位置P1よりも緩い角度で傾斜している。弁体シール面765は、この位置P2の周辺(周方向の20°程度の範囲)にわたって、位置P1に対して徐々に捻れるように形成されている。位置P2の周辺では略90°捻れている。また、位置P3における弁体シール面765は、位置P2よりも回転軸763から離れた位置にあり、またX軸負方向を臨むと共にY軸方向に対して傾斜している。 The valve disc seal surface 765 at position P1 is inclined radially outward and toward the rotational axis 763. The valve disc seal surface 765 at position P2 is closer to the rotational axis 763 than position P1, and is inclined radially outward and toward the rotational axis 763 at a gentler angle than position P1. The valve disc seal surface 765 is formed so as to gradually twist relative to position P1 around position P2 (a range of approximately 20° in the circumferential direction). Around position P2, it is twisted by approximately 90°. The valve disc seal surface 765 at position P3 is located farther from the rotational axis 763 than position P2, faces the negative X-axis direction, and is inclined relative to the Y-axis direction.
また、位置P4における弁体シール面765は、位置P3よりも回転軸763からさらに離れた位置にあり、また径方向外側かつ回転軸763から離れる方向に緩い角度で傾斜している。この位置P4~位置P5にわたって、弁体76は、位置P1等の外周部764に対してX軸負方向に外周部764を突出させた返し部764aを有している。そして、この返し部764aの内側に弁体シール面765を形成している。弁体シール面765は、位置P4の周辺(周方向の20程度の範囲)にわたって、位置P3に対して徐々に捻れるように形成されている。位置P4の周辺では略90°捻れている。そして、位置P5における弁体シール面765は、位置P4よりも回転軸763側に近い位置にあり、また径方向内側かつ回転軸763から離れる方向に緩い角度で傾斜している。言い換えれば、弁体シール面765は、位置P1~位置P5にかけてX軸方向(外周部764の周方向と直交する前後方向)に凹凸を有している。 Furthermore, the valve disc seal surface 765 at position P4 is located further away from the rotational axis 763 than position P3 and is inclined radially outward at a gentle angle away from the rotational axis 763. From position P4 to position P5, the valve disc 76 has a return portion 764a that protrudes the outer peripheral portion 764 in the negative X-axis direction relative to the outer peripheral portion 764 at positions P1, etc. The valve disc seal surface 765 is formed inside this return portion 764a. The valve disc seal surface 765 is formed so as to gradually twist relative to position P3 around position P4 (a range of approximately 20 degrees in the circumferential direction). Around position P4, it is twisted by approximately 90 degrees. The valve disc seal surface 765 at position P5 is located closer to the rotational axis 763 than position P4 and is inclined radially inward at a gentle angle away from the rotational axis 763. In other words, the valve body sealing surface 765 has irregularities in the X-axis direction (the front-to-rear direction perpendicular to the circumferential direction of the outer periphery 764) from positions P1 to P5.
以上の弁体シール面765は、位置P2、P4の周辺において緩やかに傾斜が変化する捻れ部分を有することで、外周部764の周方向に沿って一連に連続しながら、位置P1~位置P5を含むあらゆる位置で、弁体76の閉塞回転方向に向かう形状となる。また、筐体シール面742も、上記の捻れ部分を有する弁体シール面765に対応して、同様の捻れ部分を有するように形成される(図4も参照)。これにより、弁体76の閉塞回転方向に回転に伴って、筐体シール面742と弁体シール面765とが対向し合うようになり、筐体シール面742のシール部材75に弁体シール面765をスムーズに接触させることができる。 The above-described valve disc seal surface 765 has a twisted portion where the inclination changes gradually around positions P2 and P4, and thus has a shape that is continuous along the circumferential direction of the outer periphery 764 and faces the closing rotation direction of the valve disc 76 at all positions, including positions P1 to P5. The housing seal surface 742 is also formed to have a similar twisted portion corresponding to the valve disc seal surface 765 having the above-described twisted portion (see also Figure 4). As a result, as the valve disc 76 rotates in the closing rotation direction, the housing seal surface 742 and the valve disc seal surface 765 come face to face, allowing the valve disc seal surface 765 to smoothly contact the seal member 75 of the housing seal surface 742.
特に、実施形態に係る弁体シール面765は、外周部764の全周にわたって、シール用管体74の筐体シール面742との間で接触角が30°以上となるように面の向きを調整している。接触角とは、閉塞回転方向の接線を0°とし、閉塞回転方向の法線を90°とした場合に、回転する弁体シール面765がシール部材75に対して接触する際の角度を言う。接触角が0°の場合、シール部材75に対して弁体シール面765が摺動する(擦れる)量が最大になるため、接触角は0°よりも大きい角度、例えば1°以上にするのが好ましい。より好適には、この接触角が30°以上であれば、筐体シール面742に保持されたシール部材75に対して弁体シール面765が摺動する(擦れる)量である摺動量を大幅に低減することができる。 In particular, the orientation of the valve disc seal surface 765 according to this embodiment is adjusted so that the contact angle between the valve disc seal surface 765 and the housing seal surface 742 of the sealing tube 74 is 30° or greater around the entire outer periphery 764. The contact angle refers to the angle at which the rotating valve disc seal surface 765 contacts the seal member 75, assuming that the tangent in the closing rotation direction is 0° and the normal in the closing rotation direction is 90°. A contact angle of 0° maximizes the amount of sliding (rubbing) of the valve disc seal surface 765 against the seal member 75, so it is preferable to set the contact angle to an angle greater than 0°, for example, 1° or greater. More preferably, a contact angle of 30° or greater can significantly reduce the amount of sliding (rubbing) of the valve disc seal surface 765 against the seal member 75 held by the housing seal surface 742.
具体的には、図5(A)に示すように、弁体シール面765が位置P1~位置P5にわたって、上記したX軸方向に凹凸を有していることで、各位置の接触角を30°以上とすることができる。例えば、位置P1では、傾斜した弁体シール面765が筐体シール面742に対して30°以上傾いた接触角で接触する。位置P2は、この位置P1よりも回転軸763側に凹んでいることで、位置P1よりもさらに90°に近い接触角で筐体シール面742に接触する。位置P3は、位置P2に対して回転軸763から離れる方向突出していることで、位置P2よりもさらに90°に近い接触角で筐体シール面742に接触する。位置P4も、位置P3に対して回転軸763から離れる方向突出していることで、位置P2と同程度の接触角で筐体シール面742に接触する。そして、位置P5は、位置P4から回転軸763に凹んでいるが、返し部764aに形成されていることで、返し部764aにおいて筐体シール面742に対向可能な接触角(90°に近い接触角)に調整されている。 Specifically, as shown in FIG. 5A, the valve disc seal surface 765 has irregularities in the X-axis direction from position P1 to position P5, allowing the contact angle at each position to be 30° or greater. For example, at position P1, the inclined valve disc seal surface 765 contacts the housing seal surface 742 at a contact angle of 30° or greater. At position P2, the valve disc seal surface 765 is recessed toward the rotation axis 763 more than at position P1, and therefore contacts the housing seal surface 742 at a contact angle closer to 90° than at position P1. At position P3, the valve disc seal surface 765 protrudes away from the rotation axis 763 relative to position P2, and therefore contacts the housing seal surface 742 at a contact angle closer to 90° than at position P2. At position P4, the valve disc seal surface 765 protrudes away from the rotation axis 763 relative to position P3, and therefore contacts the housing seal surface 742 at a contact angle similar to that at position P2. Position P5 is recessed from position P4 into the rotation axis 763, but because it is formed in the return portion 764a, the return portion 764a is adjusted to a contact angle (a contact angle close to 90°) that allows it to face the housing seal surface 742.
したがって、筐体シール面742および弁体シール面765は、閉塞回転方向の回転時に周方向にわたって摺動量を低減しながら、相互に対向し合うようになる。つまり、バルブ70は、弁体シール面765の閉塞時にシール部材75の擦れがなくなることで、シール部材75の耐久性を高めることができる。 As a result, the housing seal surface 742 and the valve disc seal surface 765 face each other while reducing the amount of sliding in the circumferential direction during rotation in the closing rotation direction. In other words, the valve 70 eliminates friction on the seal member 75 when the valve disc seal surface 765 is closed, thereby increasing the durability of the seal member 75.
実施形態に係るバルブ70、およびバルブ70を有する基板処理装置1は、基本的には以上のように構成され、以下その動作について図6(A)~図6(C)を参照しながら説明する。 The valve 70 according to this embodiment and the substrate processing apparatus 1 having the valve 70 are basically configured as described above, and their operation will be explained below with reference to Figures 6(A) to 6(C).
バルブ70は、流路70aを全開放する場合、駆動機構の駆動に基づいて、図6(A)に示すように弁体76を全開放位置において待機させる。弁体76の主遮断部761は、筐体71の球面部715に配置されることで、流路70aを大きく開放することができる。これにより、流路70aを流通する流体は、弁体76の接触に伴う圧損が低減され、筐体71内を大流量で流通することができる。 When the flow path 70a is fully opened, the valve 70 causes the valve element 76 to wait in the fully open position as shown in Figure 6(A) based on the drive mechanism. The main shutoff section 761 of the valve element 76 is positioned on the spherical section 715 of the housing 71, allowing the flow path 70a to be widely opened. This reduces pressure loss associated with contact with the valve element 76, allowing the fluid flowing through the flow path 70a to flow at a high flow rate within the housing 71.
また、基板処理装置1の処理容器10内の圧力を調整する場合には、例えば、図6(B)に示すように弁体76を全開放位置から適宜の回転角だけ回転させた位置とすることで、流路70aの開度を小さくする。バルブ70は、流路70aの一部を閉塞する一方で、流路70aの他部を開放することにより、流体の流量を適切に制限することができる。 When adjusting the pressure inside the processing vessel 10 of the substrate processing apparatus 1, the opening of the flow path 70a is reduced by rotating the valve body 76 an appropriate angle from the fully open position, as shown in FIG. 6(B). The valve 70 can appropriately limit the flow rate of the fluid by closing part of the flow path 70a while opening other parts of the flow path 70a.
そして、バルブ70は、流路70aを全閉塞する場合、駆動機構の駆動に基づいて、図6(C)に示すように弁体76を閉塞回転方向に回転させて全閉塞位置に移動させる。なお、図6(C)は、弁体76が全閉塞する前の状態を示す平面断面図であり、弁体76により全閉塞した状態は図3(B)に示している。上記したように、弁体76の閉塞回転方向の回転に伴って、弁体シール面765は、筐体シール面742に近接する。筐体シール面742に近接した位置において、弁体シール面765は、30°以上の接触角となっていることで、筐体シール面742に対する弁体シール面765の摺動量を大幅に低減することができる。 When the valve 70 fully closes the flow path 70a, the drive mechanism rotates the valve element 76 in the closing direction to move it to the fully closed position, as shown in FIG. 6(C). Note that FIG. 6(C) is a cross-sectional plan view showing the state of the valve element 76 before it is fully closed, and the state in which it is fully closed by the valve element 76 is shown in FIG. 3(B). As described above, as the valve element 76 rotates in the closing direction, the valve element seal surface 765 approaches the housing seal surface 742. At a position close to the housing seal surface 742, the valve element seal surface 765 has a contact angle of 30° or more, which significantly reduces the amount of sliding of the valve element seal surface 765 against the housing seal surface 742.
また、弁体76が全閉塞位置に移動した段階では、図7(A)に示すように、返し部764aに形成された弁体シール面765の位置P5は、シール用管体74の外側において傾斜した筐体シール面742に対向し合う。詳細には、弁体シール面765は、弁体76の閉塞回転方向CRの回転に伴って弁体シール面765に接触角が90°付近となるように移動することで、シール部材75に対する摺動を抑えて筐体シール面742に接触する。これにより、弁体シール面765は、シール部材75を適切な力で押圧することができる。 Furthermore, as shown in FIG. 7(A), when the valve disc 76 has moved to the fully closed position, position P5 of the valve disc seal surface 765 formed on the return portion 764a faces the inclined housing seal surface 742 on the outside of the sealing tube 74. In detail, as the valve disc 76 rotates in the closing rotation direction CR, the valve disc seal surface 765 moves so that the contact angle with the valve disc seal surface 765 is close to 90°, thereby contacting the housing seal surface 742 while minimizing sliding against the seal member 75. This allows the valve disc seal surface 765 to press the seal member 75 with an appropriate force.
さらに、図7(B)に示すように、弁体シール面765の位置P1は、シール用管体74の内側において傾斜した筐体シール面742に対向し合う。詳細には、弁体シール面765は、弁体76の閉塞回転方向CRの回転に伴って弁体シール面765に接触角が30°以上となるように移動する。これにより、弁体シール面765は、位置P1でも摺動を抑えて筐体シール面742に接触し、シール部材75を適切な力で押圧することができる。 Furthermore, as shown in Figure 7 (B), position P1 of the valve disc seal surface 765 faces the inclined housing seal surface 742 inside the sealing tube 74. In detail, as the valve disc 76 rotates in the closing rotation direction CR, the valve disc seal surface 765 moves so that the contact angle with the valve disc seal surface 765 is 30° or greater. As a result, even at position P1, the valve disc seal surface 765 comes into contact with the housing seal surface 742 with minimal sliding, allowing the seal member 75 to be pressed with an appropriate force.
あるいは、図7(C)に示す別の実施形態のように、弁体シール面765および筐体シール面742は、位置P1において閉塞回転方向CRと略直交する方向に沿って延在するように、その向き(接触角)を調整してもよい。例えば、弁体シール面765は、閉塞回転方向CRの法線方向に略一致する傾斜面に形成している。筐体シール面742は、この弁体シール面765と平行となるように、シール用管体74の内部周壁741の内周面に形成され、シール部材75を保持している。このように、閉塞回転方向CRに略直交する方向に延在する弁体シール面765および筐体シール面742を有することで、弁体シール面765の摺動量をより一層低減することができる。 Alternatively, as in another embodiment shown in FIG. 7(C), the orientation (contact angle) of the valve disc seal surface 765 and the housing seal surface 742 may be adjusted so that they extend along a direction substantially perpendicular to the closing rotation direction CR at position P1. For example, the valve disc seal surface 765 is formed as an inclined surface that substantially coincides with the normal direction of the closing rotation direction CR. The housing seal surface 742 is formed on the inner circumferential surface of the inner peripheral wall 741 of the sealing tube 74 so as to be parallel to the valve disc seal surface 765, and holds the seal member 75. In this way, by having the valve disc seal surface 765 and the housing seal surface 742 extending in a direction substantially perpendicular to the closing rotation direction CR, the amount of sliding of the valve disc seal surface 765 can be further reduced.
なお、本開示に係るバルブ70および基板処理装置1は、上記の実施形態に限定されず、種々の変形例をとり得る。例えば、バルブ70を流通する流体は、ガスに限らず、液体等でもよい。 Note that the valve 70 and substrate processing apparatus 1 according to the present disclosure are not limited to the above embodiment and may take various forms. For example, the fluid flowing through the valve 70 is not limited to gas, and may be liquid, etc.
また例えば、実施形態に係るバルブ70は、筐体シール面742においてシール部材75を保持する構成としたが、シール部材75は弁体シール面765において保持してもよい。さらに、筐体71は、シール用管体74を備えずに、弁体76の弁体シール面765にシールされる筐体シール面742を、本体部711の内面等に直接形成した構成でもよい。 For example, while the valve 70 according to the embodiment is configured to hold the sealing member 75 at the housing sealing surface 742, the sealing member 75 may also be held at the valve body sealing surface 765. Furthermore, the housing 71 may not include the sealing tube 74, and the housing sealing surface 742, which is sealed to the valve body sealing surface 765 of the valve body 76, may be formed directly on the inner surface of the main body 711, etc.
図8(A)に示す第1変形例に係るバルブ70Aは、流入口70bと流出口70cを直交方向に設置した点で、実施形態に係るバルブ70とは異なる。すなわち、バルブ70Aの流路70aは、本体部711を基点として直交方向に屈曲している。この場合でも、弁体76は、筐体シール面742およびシール部材75と、弁体シール面765との間で摺動量を低減したシールを行うことができ、流体の流通を安定的に遮断できる。また、バルブ70Aは、弁体76を流出口70cがない方向の全開放位置に移動させることで、流体を直交方向に曲げるように流通させることが可能となる。 The valve 70A according to the first modified example shown in Figure 8 (A) differs from the valve 70 according to the embodiment in that the inlet 70b and outlet 70c are positioned perpendicular to each other. That is, the flow path 70a of the valve 70A is bent perpendicularly from the main body 711 as a base point. Even in this case, the valve body 76 can provide a seal with reduced sliding between the housing seal surface 742 and the seal member 75 and the valve body seal surface 765, thereby reliably blocking the flow of fluid. Furthermore, by moving the valve body 76 to the fully open position in the direction where the outlet 70c is not located, the valve 70A can allow the fluid to flow as if it were bent perpendicularly.
図8(B)に示す第2変形例に係るバルブ70Bは、流入口70bに対して流出口70cを傾斜した位置に設置した点で、上記のバルブ70、70Aとは異なる。要するに、バルブ70、70A、70Bは、流体の流通方向について特に限定されず、その形状に基づく方向に流体をスムーズに流すことができる。 The valve 70B according to the second modified example shown in Figure 8 (B) differs from the valves 70 and 70A described above in that the outlet 70c is positioned at an angle relative to the inlet 70b. In other words, the valves 70, 70A, and 70B are not particularly limited in terms of the fluid flow direction, and can smoothly flow fluid in the direction determined by their shape.
また、図9に示す第3変形例に係るシール用管体74Aは、内部周壁741内を通して筐体シール面742にパージガスを吐出する構成としている点で、上記のバルブ70、70A、70Bとは異なる。具体的には、内部周壁741は、パージガスの吐出流路744を内部に備え、この吐出流路744は、シール部材75の周囲を迂回して筐体シール面742の開口に連通している。吐出流路744の基端は、図示しないパージガス供給部に接続されている。吐出流路744は、筐体シール面742の開口からシール部材75の周囲にパージガスを吐出する。これにより、シール用管体74は、処理容器10内のガスにシール部材75が晒されることに伴うシール部材75の劣化を抑制できる。 Furthermore, the sealing pipe 74A according to a third modified example shown in FIG. 9 differs from the above-described valves 70, 70A, and 70B in that it is configured to discharge purge gas through an inner peripheral wall 741 onto the housing sealing surface 742. Specifically, the inner peripheral wall 741 includes a purge gas discharge flow path 744 therein, which bypasses the periphery of the sealing member 75 and communicates with an opening in the housing sealing surface 742. The base end of the discharge flow path 744 is connected to a purge gas supply unit (not shown). The discharge flow path 744 discharges purge gas from the opening in the housing sealing surface 742 onto the periphery of the sealing member 75. As a result, the sealing pipe 74 can suppress deterioration of the sealing member 75 due to exposure of the sealing member 75 to gas within the processing vessel 10.
以上の実施形態で説明した本開示の技術的思想および効果について以下に記載する。 The technical concepts and effects of the present disclosure described in the above embodiments are described below.
本開示の第1の態様は、流体の流路70aを内部に有する筐体71と、筐体71に対して回転可能に設けられ、流路70aを開閉可能な弁体76と、を含むバルブ70、70A、70Bであって、筐体71は、流路70aを囲う筐体シール面742を有し、弁体76は、流路70aを閉じる閉塞位置において筐体シール面742に対向する弁体シール面765を外周部764に有し、弁体シール面765は、外周部764の全周にわたって、流路70aを閉じる弁体76の閉塞回転方向に向かっている。 A first aspect of the present disclosure relates to valves 70, 70A, and 70B that include a housing 71 having a fluid flow path 70a therein, and a valve element 76 that is rotatably mounted relative to the housing 71 and can open and close the flow path 70a. The housing 71 has a housing seal surface 742 that surrounds the flow path 70a, and the valve element 76 has a valve element seal surface 765 on its outer periphery 764 that faces the housing seal surface 742 when in a closed position that closes the flow path 70a. The valve element seal surface 765 faces the closing rotation direction of the valve element 76 that closes the flow path 70a, around the entire circumference of the outer periphery 764.
上記によれば、バルブ70、70A、70Bは、筐体71内に回転可能に設けられる弁体76を全開放位置に待機させることにより、流路70aを大きく開けることができる。そのため、バルブ70、70A、70Bは、大流量の流体を流通させることができる。しかも、バルブ70、70A、70Bは、閉塞回転方向に向かう弁体シール面765を有することで、閉塞回転方向の回転時に筐体シール面742に対する弁体シール面765の接触角を大きくして、シール部Sの摺動量を低減できる。これにより、バルブ70、70A、70Bは、シール部Sの破損等を抑制して、耐久性を高めることが可能となる。 As described above, the valves 70, 70A, and 70B can widen the flow path 70a by keeping the valve element 76, which is rotatably mounted within the housing 71, in the fully open position. This allows the valves 70, 70A, and 70B to pass a large amount of fluid. Furthermore, by having the valve element seal surface 765 facing the closing rotation direction, the valves 70, 70A, and 70B can increase the contact angle of the valve element seal surface 765 with respect to the housing seal surface 742 during rotation in the closing rotation direction, thereby reducing the amount of sliding of the seal portion S. This allows the valves 70, 70A, and 70B to reduce damage to the seal portion S and increase durability.
また、弁体シール面765は、外周部764の周方向上において捻れることで、一連に連続している。これにより、バルブ70、70A、70Bは、一連に連続した弁体シール面765によってより確実にシールを行うことができる。 Furthermore, the valve disc seal surface 765 is twisted circumferentially around the outer periphery 764, resulting in a continuous, continuous surface. This allows the valves 70, 70A, and 70B to more reliably seal using the continuous valve disc seal surface 765.
また、弁体シール面765は、閉塞回転方向の先端の位置P1と、閉塞回転方向の後端の位置P5と、弁体76の回転軸763に重なると共に先端の位置P1および後端の位置P2の中間の位置P3と、を含み、先端の位置P1と中間の位置P3との間、および中間の位置P3と後端の位置P5との間に捻れ部分を有する。これにより、バルブ70、70A、70Bは、捻じれ部分でも弁体シール面765と筐体シール面742とを良好に対向させることができる。また、位置P1、P3、P5において閉塞回転方向に向かう方向に弁体シール面765を良好に臨ませることができる。 The valve disc seal surface 765 also includes a leading edge position P1 in the closing rotation direction, a trailing edge position P5 in the closing rotation direction, and a position P3 that overlaps with the rotation axis 763 of the valve disc 76 and is intermediate between the leading edge position P1 and the trailing edge position P2. The valves 70, 70A, and 70B have twisted portions between the leading edge position P1 and the intermediate position P3, and between the intermediate position P3 and the trailing edge position P5. This allows the valve disc seal surface 765 and the housing seal surface 742 to face each other well even at the twisted portions. Furthermore, the valve disc seal surface 765 can be well-facing in the closing rotation direction at positions P1, P3, and P5.
また、弁体シール面765は、外周部764の周方向と直交する前後方向に凹凸を有する。これにより、弁体シール面765は、筐体シール面742との間で接触角が30°以上となる形態を良好に形成することができる。 In addition, the valve body seal surface 765 has irregularities in the front-to-rear direction, which is perpendicular to the circumferential direction of the outer periphery 764. This allows the valve body seal surface 765 to be favorably formed into a shape that results in a contact angle of 30° or more between the valve body seal surface 765 and the housing seal surface 742.
また、外周部764は、弁体シール面765の閉塞回転方向の後端の位置P5において、当該弁体シール面765を閉塞回転方向に向かわせる返し部764aを有する。このように返し部764aを有することで、バルブ70、70A、70Bは、閉塞回転方向に向かわせる形状を容易に形成することができる。 Furthermore, the outer peripheral portion 764 has a return portion 764a at position P5, the rear end of the valve disc seal surface 765 in the closing rotation direction, that directs the valve disc seal surface 765 in the closing rotation direction. By having this return portion 764a, the valves 70, 70A, and 70B can easily be formed into a shape that directs the valve disc seal surface 765 in the closing rotation direction.
また、筐体シール面742は、周方向に沿って周回するシール部材75を保持している。これにより、バルブ70、70A、70Bは、非回転側の筐体シール面742にシール部材75を有することで、弁体76の回転時にシール部材75に生じる影響を回避することができる。 In addition, the housing seal surface 742 holds the seal member 75, which rotates in the circumferential direction. As a result, by having the seal member 75 on the non-rotating side of the housing seal surface 742, the valves 70, 70A, and 70B can avoid any adverse effects on the seal member 75 when the valve body 76 rotates.
また、筐体71は、流路70aを内側に有するシール用管体74を備え、当該シール用管体74の端面に筐体シール面742を有する。これにより、バルブ70、70A、70Bは、弁体シール面765に合わせて複雑な筐体シール面742を加工する場合でも、シール用管体74を加工することで簡単に筐体シール面742を形成することができる。 The housing 71 also includes a sealing tube 74 with a flow path 70a inside, and the end surface of the sealing tube 74 has a housing seal surface 742. As a result, even when a complex housing seal surface 742 needs to be machined to match the valve disc seal surface 765, the housing seal surface 742 can be easily formed by machining the sealing tube 74.
また、筐体71は、弁体76を軸支する部分の周辺に平坦部714を有する。これにより、バルブ70、70A、70Bは、筐体71を小型化することが可能となり、基板処理装置1へ容易に設置することができる。 In addition, the housing 71 has a flat portion 714 around the area where the valve body 76 is supported. This allows the housing 71 for the valves 70, 70A, and 70B to be made smaller, making it easier to install in the substrate processing apparatus 1.
また、弁体76は、外周部764の内側に半球状の主遮断部761を備え、筐体71は、平坦部714の周方向の隣接位置に、流路70aを開放した弁体76の主遮断部761を待機させる球面部715を有する。これにより、バルブ70、70A、70Bは、弁体76の開放時に、流路70aの流路断面積を一層大きくすることができる。 The valve element 76 also has a hemispherical main shutoff portion 761 inside the outer periphery 764, and the housing 71 has a spherical portion 715, located circumferentially adjacent to the flat portion 714, where the main shutoff portion 761 of the valve element 76 that opens the flow path 70a is kept waiting. This allows the valves 70, 70A, and 70B to further increase the flow path cross-sectional area of the flow path 70a when the valve element 76 is open.
また、本開示の第2の態様は、基板Wを収容して処理を施す処理容器10と、処理容器10に接続され、当該処理容器10のガスを排出する排気経路42と、排気経路42に設けられ、当該排気経路42のガスの流通を制御するバルブ70と、を備える基板処理装置1であって、バルブ70は、流体の流路70aを内部に有する筐体71と、筐体71に対して回転可能に設けられ、流路70aを開閉可能な弁体76と、を含み、筐体71は、流路70aを囲う筐体シール面742を有し、弁体76は、流路70aを閉じる閉塞位置において筐体シール面742に対向する弁体シール面765を外周部764に有し、弁体シール面765は、外周部764の全周にわたって、流路70aを閉じる弁体76の閉塞回転方向に向かっている。この場合でも、基板処理装置1は、大流量の流体を流通可能としながら、シール部Sの摺動量を低減できる。 A second aspect of the present disclosure is a substrate processing apparatus 1 including a processing vessel 10 that accommodates and processes a substrate W, an exhaust path 42 connected to the processing vessel 10 and that exhausts gas from the processing vessel 10, and a valve 70 disposed in the exhaust path 42 and that controls the flow of gas through the exhaust path 42. The valve 70 includes a housing 71 having a fluid flow path 70a therein, and a valve element 76 that is rotatable relative to the housing 71 and can open and close the flow path 70a. The housing 71 has a housing seal surface 742 that surrounds the flow path 70a. The valve element 76 has a valve element seal surface 765 on its outer periphery 764 that faces the housing seal surface 742 in a closed position that closes the flow path 70a. The valve element seal surface 765 faces the closing rotation direction of the valve element 76 that closes the flow path 70a around the entire circumference of the outer periphery 764. Even in this case, the substrate processing apparatus 1 can reduce the amount of sliding of the seal portion S while allowing a large flow rate of fluid to flow.
今回開示された実施形態に係るバルブ70、70A、70B、および基板処理装置1は、すべての点において例示であって制限的なものではない。実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形および改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。 The valves 70, 70A, 70B, and substrate processing apparatus 1 according to the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and are not limiting. The embodiments may be modified and improved in various ways without departing from the spirit and scope of the appended claims. The features described in the above embodiments may be configured differently and may be combined within the scope of the appended claims.
本開示のバルブ70が適用される基板処理装置1は、縦型の熱処理装置に限定されず、複数の基板Wに対して基板処理を行う他のバッチ式の装置、または1枚の基板Wに対して基板処理を行う枚葉式の装置のいずれであってもよい。また、基板処理装置1は、Atomic Layer Deposition(ALD)装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。 The substrate processing apparatus 1 to which the valve 70 of the present disclosure is applicable is not limited to vertical heat treatment apparatuses, but may be other batch-type apparatuses that perform substrate processing on multiple substrates W, or single-wafer apparatuses that perform substrate processing on a single substrate W. Furthermore, the substrate processing apparatus 1 can be applied to any type of apparatus, including atomic layer deposition (ALD) apparatus, capacitively coupled plasma (CCP), inductively coupled plasma (ICP), radial line slot antenna (RLSA), electron cyclotron resonance plasma (ECR), and helicon wave plasma (HWP).
1 基板処理装置
70、70A、70B バルブ
70a 流路
71 筐体
742 筐体シール面
76 弁体
764 外周部
765 弁体シール面
1 Substrate processing apparatus 70, 70A, 70B Valve 70a Flow path 71 Housing 742 Housing sealing surface 76 Valve body 764 Outer periphery 765 Valve body sealing surface
Claims (10)
前記筐体に対して回転可能に設けられ、前記流路を開閉可能な弁体と、を含むバルブであって、
前記筐体は、前記流路を囲う筐体シール面を有し、
前記弁体は、前記流路を閉じる閉塞位置において前記筐体シール面に対向する弁体シール面を外周部に有し、
前記弁体シール面は、前記外周部の全周にわたって、前記流路を閉じる前記弁体の閉塞回転方向に向かっている、
バルブ。 a housing having a fluid flow path therein;
a valve body rotatably provided with respect to the housing and capable of opening and closing the flow path,
the housing has a housing sealing surface surrounding the flow path;
the valve body has a valve body seal surface on an outer periphery thereof that faces the housing seal surface when the valve body is in a closed position at which the flow path is closed;
the valve body sealing surface faces the closing rotation direction of the valve body that closes the flow path over the entire circumference of the outer periphery;
valve.
請求項1に記載のバルブ。 The valve body seal surface is twisted in the circumferential direction of the outer circumferential portion to form a continuous surface.
The valve of claim 1.
前記先端の位置と前記中間の位置との間、および前記中間の位置と前記後端の位置との間に捻れ部分を有する、
請求項2に記載のバルブ。 the valve body seal surface includes a leading end position in the closing rotation direction, a trailing end position in the closing rotation direction, and a position that overlaps with the rotation axis of the valve body and is intermediate between the leading end position and the trailing end position,
a twisted portion between the tip position and the intermediate position, and between the intermediate position and the rear position;
3. The valve of claim 2.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載のバルブ。 The valve body sealing surface has irregularities in a front-rear direction perpendicular to the circumferential direction of the outer circumferential portion.
A valve according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載のバルブ。 the outer circumferential portion has a return portion at a rear end position of the valve body seal surface in the closing rotation direction, the return portion directing the valve body seal surface in the closing rotation direction.
A valve according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載のバルブ。 The housing seal surface holds a seal member that rotates around the housing in a circumferential direction.
A valve according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載のバルブ。 The housing includes a sealing pipe having the flow path therein, and the housing seal surface is provided on an end surface of the sealing pipe.
A valve according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載のバルブ。 The housing has a flat portion around a portion that pivotally supports the valve body.
A valve according to any one of claims 1 to 3.
前記筐体は、前記平坦部の周方向の隣接位置に、前記流路を開放した前記弁体の前記主遮断部を待機させる球面部を有する、
請求項8に記載のバルブ。 The valve body includes a hemispherical main shutoff portion inside the outer periphery,
the housing has a spherical portion, at a position adjacent to the flat portion in a circumferential direction, where the main shutoff portion of the valve body that opens the flow path is kept waiting.
9. The valve of claim 8.
前記処理容器に接続され、当該処理容器のガスを排出する排気経路と、
前記排気経路に設けられ、当該排気経路のガスの流通を制御するバルブと、を備える基板処理装置であって、
前記バルブは、
流体の流路を内部に有する筐体と、
前記筐体に対して回転可能に設けられ、前記流路を開閉可能な弁体と、を含み、
前記筐体は、前記流路を囲う筐体シール面を有し、
前記弁体は、前記流路を閉じる閉塞位置において前記筐体シール面に対向する弁体シール面を外周部に有し、
前記弁体シール面は、前記外周部の全周にわたって、前記流路を閉じる前記弁体の閉塞回転方向に向かっている、
基板処理装置。 a processing vessel for accommodating and processing a substrate;
an exhaust path connected to the processing vessel and configured to exhaust gas from the processing vessel;
a valve provided in the exhaust path to control gas flow through the exhaust path,
The valve is
a housing having a fluid flow path therein;
a valve body rotatably provided with respect to the housing and capable of opening and closing the flow path,
the housing has a housing sealing surface surrounding the flow path;
the valve body has a valve body seal surface on an outer periphery thereof that faces the housing seal surface when the valve body is in a closed position at which the flow path is closed;
the valve body sealing surface faces the closing rotation direction of the valve body that closes the flow path over the entire circumference of the outer periphery;
Substrate processing equipment.
Priority Applications (3)
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Applications Claiming Priority (1)
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